]> git.cryptolib.org Git - avr-crypto-lib.git/blobdiff - bmw/bmw_small.c
tweak for BMW
[avr-crypto-lib.git] / bmw / bmw_small.c
index aefd592d2212eff728d2d8c749d5249495f1ca8b..e24fb7cf49a79248168b9c1036f40b1e673256d8 100644 (file)
@@ -22,7 +22,7 @@
  * \email   daniel.otte@rub.de
  * \date    2009-04-27
  * \license GPLv3 or later
- * 
+ *
  */
 
 #include <stdint.h>
 #define ROTR32(a,n) (((a)>>(n))|((a)<<(32-(n))))
 
 #define BUG24   0
+#define BUG_ROT 1
+#define TWEAK   1
+
 #define F0_HACK 1
 
 #define DEBUG 0
 #if DEBUG
  #include "cli.h"
+
  void ctx_dump(const bmw_small_ctx_t* ctx){
        uint8_t i;
        cli_putstr_P(PSTR("\r\n==== ctx dump ===="));
@@ -55,7 +58,7 @@
        cli_putstr_P(PSTR("\r\n counter = "));
        cli_hexdump(&(ctx->counter), 4);
  }
+
  void dump_x(const uint32_t* q, uint8_t elements, char x){
        uint8_t i;
        cli_putstr_P(PSTR("\r\n==== "));
@@ -81,7 +84,7 @@ uint32_t bmw_small_s0(uint32_t x){
                ^ SHL32(x, 3)
                ^ ROTL32(x, 4)
                ^ ROTR32(x, 13);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_s1(uint32_t x){
@@ -90,7 +93,7 @@ uint32_t bmw_small_s1(uint32_t x){
                ^ SHL32(x, 2)
                ^ ROTL32(x, 8)
                ^ ROTR32(x, 9);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_s2(uint32_t x){
@@ -99,7 +102,7 @@ uint32_t bmw_small_s2(uint32_t x){
                ^ SHL32(x, 1)
                ^ ROTL32(x, 12)
                ^ ROTR32(x, 7);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_s3(uint32_t x){
@@ -108,63 +111,63 @@ uint32_t bmw_small_s3(uint32_t x){
                ^ SHL32(x, 2)
                ^ ROTL32(x, 15)
                ^ ROTR32(x, 3);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_s4(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   SHR32(x, 1)
                ^ x;
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_s5(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   SHR32(x, 2)
                ^ x;
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r1(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTL32(x, 3);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r2(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTL32(x, 7);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r3(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTL32(x, 13);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r4(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTL32(x, 16);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r5(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTR32(x, 13);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r6(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTR32(x, 9);
-       return r;       
+       return r;
 }
 
 uint32_t bmw_small_r7(uint32_t x){
        uint32_t r;
        r =   ROTR32(x, 5);
-       return r;       
+       return r;
 }
 /*
 #define K 0x05555555L
@@ -178,50 +181,88 @@ uint32_t k_lut[] PROGMEM = {
 
 static
 uint32_t k_lut[] PROGMEM = {
-       0x55555550L, 0x5aaaaaa5L, 0x5ffffffaL, 
-       0x6555554fL, 0x6aaaaaa4L, 0x6ffffff9L, 
-       0x7555554eL, 0x7aaaaaa3L, 0x7ffffff8L, 
+       0x55555550L, 0x5aaaaaa5L, 0x5ffffffaL,
+       0x6555554fL, 0x6aaaaaa4L, 0x6ffffff9L,
+       0x7555554eL, 0x7aaaaaa3L, 0x7ffffff8L,
        0x8555554dL, 0x8aaaaaa2L, 0x8ffffff7L,
-       0x9555554cL, 0x9aaaaaa1L, 0x9ffffff6L, 
+       0x9555554cL, 0x9aaaaaa1L, 0x9ffffff6L,
        0xa555554bL };
 
 
-uint32_t bmw_small_expand1(uint8_t j, const uint32_t* q, const void* m){
+uint32_t bmw_small_expand1(uint8_t j, const uint32_t* q, const void* m, const void* h){
        uint32_t(*s[])(uint32_t) = {bmw_small_s1, bmw_small_s2, bmw_small_s3, bmw_small_s0};
-       uint32_t r;
+       uint32_t r=0;
        uint8_t i;
        /* r = 0x05555555*(j+16); */
-       r = pgm_read_dword(k_lut+j);
        for(i=0; i<16; ++i){
                r += s[i%4](q[j+i]);
        }
-       r += ((uint32_t*)m)[j];
-       r += ((uint32_t*)m)[j+3];
-       r -= ((uint32_t*)m)[j+10];
+#if TWEAK
+#  if BUG_ROT
+       r += (   ROTL32(((uint32_t*)m)[j&0xf],      ((j+0)&0xf)+1  )
+              + ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf],  ((j+3)&0xf)+1  )
+              - ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf], ((j+10)&0xf)+1 )
+              + pgm_read_dword(k_lut+j)
+            ) ^ ((uint32_t*)h)[(j+7)&0xf];
+#  else
+       r += (   ROTL32(((uint32_t*)m)[j&0xf],      (j+1)&0xf  )
+              + ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf],  (j+4)&0xf  )
+              - ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf], (j+11)&0xf )
+              + pgm_read_dword(k_lut+j)
+            ) ^ ((uint32_t*)h)[(j+7)&0xf];
+#  endif
+#else
+       r += pgm_read_dword(k_lut+j);
+       r += ((uint32_t*)m)[j&0xf];
+       r += ((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf];
+       r -= ((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf];
+#endif
        return r;
 }
 
-uint32_t bmw_small_expand2(uint8_t j, const uint32_t* q, const void* m){
+uint32_t bmw_small_expand2(uint8_t j, const uint32_t* q, const void* m, const void* h){
        uint32_t(*rf[])(uint32_t) = {bmw_small_r1, bmw_small_r2, bmw_small_r3,
                                     bmw_small_r4, bmw_small_r5, bmw_small_r6,
                                                             bmw_small_r7};
-       uint32_t r;
+       uint32_t r=0;
        uint8_t i;
-       /* r = 0x05555555*(j+16); */
-       r = pgm_read_dword(k_lut+j);
        for(i=0; i<14; i+=2){
                r += q[j+i];
        }
        for(i=0; i<14; i+=2){
                r += rf[i/2](q[j+i+1]);
        }
+#if TWEAK
+       r += bmw_small_s4(q[j+14]);
+       r += bmw_small_s5(q[j+15]);
+#else
        r += bmw_small_s5(q[j+14]);
        r += bmw_small_s4(q[j+15]);
-       r += ((uint32_t*)m)[j];
-       r += ((uint32_t*)m)[(j+3)%16];
-       r -= ((uint32_t*)m)[(j+10)%16];
+#endif
+#if TWEAK
+#  if BUG_ROT
+       r += (   ROTL32(((uint32_t*)m)[j&0xf],      ((j+0)&0xf)+1  )
+              + ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf],  ((j+3)&0xf)+1  )
+              - ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf], ((j+10)&0xf)+1 )
+              + pgm_read_dword(k_lut+j)
+            ) ^ ((uint32_t*)h)[(j+7)&0xf];
+#  else
+       r += (   ROTL32(((uint32_t*)m)[j&0xf],      (j+1)&0xf  )
+              + ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf],  (j+4)&0xf  )
+              - ROTL32(((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf], (j+11)&0xf )
+              + pgm_read_dword(k_lut+j)
+            ) ^ ((uint32_t*)h)[(j+7)&0xf];
+#endif
+
+#else
+       r += pgm_read_dword(k_lut+j);
+       r += ((uint32_t*)m)[j&0xf];
+       r += ((uint32_t*)m)[(j+3)&0xf];
+       r -= ((uint32_t*)m)[(j+10)&0xf];
+#endif
        return r;
 }
+
 #if F0_HACK
 static
 uint8_t f0_lut[] PROGMEM = {
@@ -231,7 +272,7 @@ uint8_t f0_lut[] PROGMEM = {
         0<<1, ( 1<<1)+1, ( 8<<1)+0, (10<<1)+1, (13<<1)+0,
         1<<1, ( 2<<1)+0, ( 9<<1)+0, (11<<1)+1, (14<<1)+1,
         3<<1, ( 2<<1)+1, (10<<1)+0, (12<<1)+1, (15<<1)+0,
-        4<<1, ( 0<<1)+1, ( 3<<1)+1, (11<<1)+1, (13<<1)+0, 
+        4<<1, ( 0<<1)+1, ( 3<<1)+1, (11<<1)+1, (13<<1)+0,
         1<<1, ( 4<<1)+1, ( 5<<1)+1, (12<<1)+1, (14<<1)+1,
         2<<1, ( 5<<1)+1, ( 6<<1)+1, (13<<1)+0, (15<<1)+1,
         0<<1, ( 3<<1)+1, ( 6<<1)+0, ( 7<<1)+1, (14<<1)+0,
@@ -243,12 +284,12 @@ uint8_t f0_lut[] PROGMEM = {
        12<<1, ( 4<<1)+1, ( 6<<1)+1, ( 9<<1)+1, (13<<1)+0
 };
 
-void bmw_small_f0(uint32_t* q, uint32_t* h, const void* m){
+void bmw_small_f0(uint32_t* q, const uint32_t* h, const void* m){
        uint8_t i,j=-1,v,sign,l=0;
        uint32_t(*s[])(uint32_t)={ bmw_small_s0, bmw_small_s1, bmw_small_s2,
                                   bmw_small_s3, bmw_small_s4 };
        for(i=0; i<16; ++i){
-               h[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
+               ((uint32_t*)h)[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
        }
        dump_x(h, 16, 'T');
        // memset(q, 0, 4*16);
@@ -271,16 +312,24 @@ void bmw_small_f0(uint32_t* q, uint32_t* h, const void* m){
        dump_x(q, 16, 'W');
        for(i=0; i<16; ++i){
                q[i] = s[i%5](q[i]);
-       }       
+       }
+#if TWEAK
+       for(i=0; i<16; ++i){
+               ((uint32_t*)h)[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
+       }
+       for(i=0; i<16; ++i){
+               q[i] += h[(i+1)&0xf];
+       }
+#endif
 }
 
 #else
-void bmw_small_f0(uint32_t* q, uint32_t* h, const void* m){
+void bmw_small_f0(uint32_t* q, const uint32_t* h, const void* m){
        uint8_t i;
        uint32_t(*s[])(uint32_t)={ bmw_small_s0, bmw_small_s1, bmw_small_s2,
                                   bmw_small_s3, bmw_small_s4 };
        for(i=0; i<16; ++i){
-               h[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
+               ((uint32_t*)h)[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
        }
        dump_x(h, 16, 'T');
        q[ 0] = (h[ 5] - h[ 7] + h[10] + h[13] + h[14]);
@@ -289,7 +338,7 @@ void bmw_small_f0(uint32_t* q, uint32_t* h, const void* m){
        q[ 3] = (h[ 0] - h[ 1] + h[ 8] - h[10] + h[13]);
        q[ 4] = (h[ 1] + h[ 2] + h[ 9] - h[11] - h[14]);
        q[ 5] = (h[ 3] - h[ 2] + h[10] - h[12] + h[15]);
-       q[ 6] = (h[ 4] - h[ 0] - h[ 3] - h[11] + h[13]); 
+       q[ 6] = (h[ 4] - h[ 0] - h[ 3] - h[11] + h[13]);
        q[ 7] = (h[ 1] - h[ 4] - h[ 5] - h[12] - h[14]);
        q[ 8] = (h[ 2] - h[ 5] - h[ 6] + h[13] - h[15]);
        q[ 9] = (h[ 0] - h[ 3] + h[ 6] - h[ 7] + h[14]);
@@ -298,20 +347,28 @@ void bmw_small_f0(uint32_t* q, uint32_t* h, const void* m){
        q[12] = (h[ 1] + h[ 3] - h[ 6] - h[ 9] + h[10]);
        q[13] = (h[ 2] + h[ 4] + h[ 7] + h[10] + h[11]);
        q[14] = (h[ 3] - h[ 5] + h[ 8] - h[11] - h[12]);
-       q[15] = (h[12] - h[ 4] - h[ 6] - h[ 9] + h[13]); 
+       q[15] = (h[12] - h[ 4] - h[ 6] - h[ 9] + h[13]);
        dump_x(q, 16, 'W');
        for(i=0; i<16; ++i){
                q[i] = s[i%5](q[i]);
-       }       
+       }
+#if TWEAK
+       for(i=0; i<16; ++i){
+               ((uint32_t*)h)[i] ^= ((uint32_t*)m)[i];
+       }
+       for(i=0; i<16; ++i){
+               q[i] += h[(i+1)&0xf];
+       }
+#endif
 }
 #endif
 
-void bmw_small_f1(uint32_t* q, const void* m){
+void bmw_small_f1(uint32_t* q, const void* m, const void* h){
        uint8_t i;
-       q[16] = bmw_small_expand1(0, q, m);
-       q[17] = bmw_small_expand1(1, q, m);
+       q[16] = bmw_small_expand1(0, q, m, h);
+       q[17] = bmw_small_expand1(1, q, m, h);
        for(i=2; i<16; ++i){
-               q[16+i] = bmw_small_expand2(i, q, m);
+               q[16+i] = bmw_small_expand2(i, q, m, h);
        }
 }
 
@@ -325,7 +382,7 @@ void bmw_small_f2(uint32_t* h, const uint32_t* q, const void* m){
        for(i=24;i<32;++i){
                xh ^= q[i];
        }
-#if DEBUG      
+#if DEBUG
        cli_putstr_P(PSTR("\r\n XL = "));
        cli_hexdump_rev(&xl, 4);
        cli_putstr_P(PSTR("\r\n XH = "));
@@ -362,7 +419,7 @@ void bmw_small_nextBlock(bmw_small_ctx_t* ctx, const void* block){
        dump_x(block, 16, 'M');
        bmw_small_f0(q, ctx->h, block);
        dump_x(q, 16, 'Q');
-       bmw_small_f1(q, block);
+       bmw_small_f1(q, block, ctx->h);
        dump_x(q, 32, 'Q');
        bmw_small_f2(ctx->h, q, block);
        ctx->counter += 1;
@@ -386,6 +443,23 @@ void bmw_small_lastBlock(bmw_small_ctx_t* ctx, const void* block, uint16_t lengt
        }
        *((uint64_t*)&(buffer[64-8])) = (uint64_t)(ctx->counter*512LL)+(uint64_t)length_b;
        bmw_small_nextBlock(ctx, buffer);
+#if TWEAK
+       uint8_t i;
+       uint32_t q[32];
+       memset(buffer, 0xaa, 64);
+       for(i=0; i<16;++i){
+               buffer[i*4] = i+0xa0;
+       }
+//     dump_x(buffer, 16, 'A');
+       dump_x(ctx->h, 16, 'M');
+       bmw_small_f0(q, (uint32_t*)buffer, ctx->h);
+       dump_x(buffer, 16, 'a');
+       dump_x(q, 16, 'Q');
+       bmw_small_f1(q, ctx->h, (uint32_t*)buffer);
+       dump_x(q, 32, 'Q');
+       bmw_small_f2((uint32_t*)buffer, q, ctx->h);
+       memcpy(ctx->h, buffer, 64);
+#endif
 }
 
 void bmw224_init(bmw224_ctx_t* ctx){
@@ -394,7 +468,7 @@ void bmw224_init(bmw224_ctx_t* ctx){
        for(i=1; i<16; ++i){
                ctx->h[i] = ctx->h[i-1]+ 0x04040404;
        }
-#if BUG24      
+#if BUG24
        ctx->h[13] = 0x24353637;
 #endif
        ctx->counter=0;